JP6363499B2 - 金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム - Google Patents
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1.一方の表面に、固有粘度が0.66〜0.85、融点が225℃を超え230℃以下の共重合ポリエステルに着色顔料を10重量%以下で含有するかまたは含有しない樹脂組成物または樹脂からなる表層(A層)を有し、
他方の表面に、固有粘度が0.46以上、融点が245℃を超え250℃以下、ジエチレングリコールの共重合量が1.9モル%以下の共重合ポリエステルに着色顔料を10重量%を超え50重量%以下で含有する樹脂組成物からなる裏層(B層)を有する着色2軸延伸ポリエステルフィルムであって、
前記表層および裏層の共重合ポリエステルの融点および固有粘度が下記(1)〜(2)式を満足し、かつポリエステルフィルムの破断強度が100MPa以上である、金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム。
TmB−TmA≦20℃ −−−(1)
IVA−IVB≧0.15 −−−(2)
ただし、TmA、IVAはそれぞれA層の共重合ポリエステルの融点、固有粘度を示し、TmB、IVBはそれぞれB層の共重合ポリエステルの融点、固有粘度を示す。
2.A層およびB層を構成する共重合ポリエステルが、いずれもイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレートである、上記1に記載の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム。
3.B層が金属板に貼り合わされる、上記1または2に記載の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム。
[共重合ポリエステル]
本発明におけるA層およびB層を構成する共重合ポリエステルは、後述する融点の要件を満たしていれば、共重合ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエチレン−2,6−ナフタレートのいずれでもよいが、なかでも共重合ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
かかる共重合成分の共重合割合は、A層の場合は共重合ポリエステルの融点が225℃を超え230℃以下の範囲となる割合にする必要がある。これにより耐熱性に優れ、製缶後の印刷における加熱に耐えられ、また、製缶後の印刷におけるインキとの密着性に優れる。この融点が低すぎると耐熱性が劣るため、製缶後の印刷における加熱に耐えられなくなるので好ましくない。かかる観点から好ましくは226℃以上である。一方、230℃を超えるとインキとの密着性が悪くなるため好ましくない。かかる観点から好ましくは229℃以下である。
次に、本発明におけるA層を構成する共重合ポリエステル(ポリマー部分)の固有粘度は0.66〜0.85の範囲である必要がある。この固有粘度が小さすぎる場合には、厳しい加工条件で缶に成形加工する際に傷付きやすく、表面欠陥が生じやすい。かかる観点から下限は好ましくは0.68、より好ましくは0.70である。一方、高すぎるものは過剰品質であるだけでなく、原料共重合ポリエステルの生産性も落ちるので不経済である。かかる観点から上限は好ましくは0.80、より好ましくは0.75である。
次に、本発明におけるA層の着色顔料の含有量は10重量%以下である必要がある。ここで含有量はA層の質量を基準とした含有量である。着色顔料の含有量が多すぎる場合には、得られたフィルムを金属板に貼合せ後、缶に成形加工する際に缶壁部に傷付きが生じやすくなり、表面欠陥が多くなるので好ましくない。なお、以下のB層の着色顔料で目的が達成される場合には、A層は着色顔料を含有していなくてもよい。
用いる着色顔料が粒子状である場合は、その好ましい平均粒子径は0.1〜1.0μm、より好ましくは0.3〜0.7μmである。これにより隠蔽性および製膜性の効果をより向上できる。
なお、A層およびB層を構成する共重合ポリエステルには、本発明の目的を阻害しない範囲内で、必要に応じて他の添加物、例えば蛍光増白剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を添加することができる。特に白度を向上させる場合には、蛍光増白剤が有効である。
本発明の着色2軸延伸ポリエステルフィルムは、フィルム長手方向(製膜機械軸方向のこと。縦方向またはMD方向と言うことがある。)、幅方向(製膜機械軸方向と厚み方向とに直交する方向のこと。横方向またはTD方向ということがある。)のいずれも破断強度が100MPa以上である必要があり、特に120MPa以上であることが好ましい。破断強度が100MPa未満である場合には、フィルムを製造する際に切断が発生しやすくなり、生産性が低下するので好ましくない。ここで共重合ポリエステルフィルムの破断強度は、引張試験機(東洋ボールドウィン社製の商品名「テンシロン」)を用い、得られた共重合ポリエステルフィルムからそれぞれ長手方向150mm×幅方向10mm、および幅方向150mm×長手方向10mmのサンプルを採取し、常温雰囲気下で間隔を100mmにセットしたチャックに挟んで固定した後、100mm/分の速度で引張試験機に装着されたロードセルで荷重を測定した。そして、破断時の荷重を読み取り、引張前サンプル断面積で割って破断強度(MPa)を計算した。
さらにA層とB層の厚み比(XA/XB:但し、XAはA層の厚み、XBとはB層の厚み)は、成形加工性と隠蔽性の点から1/7〜1/3の範囲が適当である。
以上に説明した本発明の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法は特に限定されず、従来公知の製膜方法により先ず未延伸積層シートを作成し、次いで二方向に延伸すればよい。
例えば、A層用に調整したペレットを十分に乾燥させた後、押出機に供給し、A層の共重合ポリエステルの融点〜(融点+70)℃の温度で押出機内で溶融および/または溶融混練して樹脂または樹脂組成物(原料が共重合ポリエステルからなるものは樹脂と呼称する。他方、原料が共重合ポリエステルに着色顔料や任意にその他の添加剤を含有するものは樹脂組成物と呼称する。)を得る。同時に、B層用に調整したペレットを十分に乾燥させた後、他の押出機に供給し、B層の共重合ポリエステルの融点〜(融点+70)℃の温度で溶融および/または溶融混練して樹脂組成物(共重合ポリエステルに着色顔料や任意にその他の添加剤を含有するものを樹脂組成物と呼称する。)を得る。続いて、両方の溶融樹脂をダイ内部で積層する方法、例えばマルチマニホールドダイを用いた同時積層押出法により、積層された未延伸積層シートが製造される。かかる同時積層押出法によると、一つの層を形成する樹脂の溶融物と別の層を形成する樹脂の溶融物はダイ内部で積層され、積層形態を維持した状態でダイよりシート状に成形される。
かくして本発明の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルムを製造できる。
本発明の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルムが貼合される金属板、特に製缶用金属板としては、ブリキ、ティンフリースチール、アルミニウム等の板が適切である。金属板への貼合せは、例えば下記の方法で行うことができる。すなわち、金属板をB層の共重合ポリエステルの融点以上に加熱しておき、B層側を金属板面に接するようにフィルムを貼合せた後、フィルムの全層が非晶状態となるように冷却して密着させる。この時、フィルムの非晶化が部分的である場合には、成形加工する際に缶壁部に削れ等が発生しやすくなる。
フィルム各層についてサンプル約20mgを採取し、TA Instruments Q100 DSCを用い、昇温速度20℃/分で昇温しながら融解ピークを求める方法により、共重合ポリエステルの融点測定を行った。
製膜に用いられるA層およびB層それぞれの樹脂または樹脂組成物をo−クロロフェノールに溶解後、樹脂組成物である場合は遠心分離機により着色顔料等を取り除き、35℃溶液にて測定し、得られた値をA層およびB層のそれぞれの共重合ポリエステルの固有粘度とした。
フィルム破断強度は、引張試験機(東洋ボールドウィン社製の商品名「テンシロン」)を用い、得られたフィルムからそれぞれ長手方向150mm×幅方向10mm、および幅方向150mm×長手方向10mmのサンプルを採取し、常温雰囲気下で間隔を100mmにセットしたチャックに挟んで固定した後、100mm/分の速度で引張試験機に装着されたロードセルで荷重を測定した。そして、破断時の荷重を読み取り、引張前サンプル断面積で割って、フィルム長手方向、フィルム幅方向それぞれの破断強度(MPa)を計算した。
平均粒子径は微粒子の200ppm水性液をサンプルとし、微粒子アナライザー Nicomp Model 270(PacificScientific社製)を用いて光散乱法により算出される全粒子の等価球形直径の中、全体の50重量%の点にある粒子のものを平均粒子径として求めた。
金属板として板厚0.25mm、幅1mのティンフリースチール(金属クロム量:120mg/m2、クロム水酸化物量:クロムとして15mg/m2)を、フィルムの裏層(B層)の共重合ポリエステルの融点以上(融点+10℃)に加熱し、片面に熱融着によりフィルムサンプルをラミネートロールによりラミネートし、ラミネート材を得た。なお、かかるラミネートの際、フィルムの裏層(B層)が金属板側になるよう配置した。
上記で得られたラミネート材を直径160mmのブランクに打ち抜いた後、フィルム被覆面が缶外面側となるようにして、缶底径100mmの絞り缶とした。ついで再絞り加工により缶底径80mmの再絞り缶とした。さらにこの再絞り缶を、ストレッチ加工を行わずにしごき加工を行う成形加工により、缶底径65mmの絞りしごき缶とした。この複合加工において、缶の上端部となる再絞り加工部としごき加工部間の間隔は20mm、再絞りダイスの肩アールは板厚の1.5倍、再絞りダイスとポンチのクリアランスは板厚の1.0倍、しごき加工部のクリアランスは元板厚の50%となるように加工条件を設定した。このようにして得られた缶体30缶の缶壁におけるポリエステルフィルム層の削れおよび疵付きの発生状況により、以下の基準で成形加工性評価した。
◎:フィルムに削れ、傷付きまたは剥がれの発生は認められない。
○:一部の缶のフィルムに削れ、傷付きまたは剥がれの発生が認められるが実用上の問題なし。
△:一部の缶のフィルムに実用上問題となる削れ、傷付きまたは剥がれが認められる。
×:かなりの数の缶のフィルムに実用上問題となる削れ、傷付きまたは剥がれが認められる。
上記で得られた缶体を用い、缶胴部(側面部、高さ方向には中央部)を切り出し、平らに伸ばし、210℃×24時間加熱保持した後、フィルムラミネート面側に撃芯があたるようにデュポン衝撃試験機をセットした。撃芯は重さ500gで先端球の直径が3/8インチであり、高さ50mmから落下させ、以下の基準でフィルム密着性を評価した。
○:金属板からのフィルムの剥離或いはクラックは認められない。
×:金属板からのフィルムの剥離或いはクラックが認められた。
上記で得られた缶体を用い、缶胴部を目視観察し、以下の基準で隠蔽性を評価した。
◎:金属板地肌の色が全く見えず、優れた隠蔽性を示す。
○:金属板地肌の色が殆ど見えず、良好な隠蔽性を示す。
△:金属板地肌の色がやや見え、隠蔽性がやや劣る。
×:金属板地肌の色が見え、隠蔽性が劣る。
上記で得られた缶体を用い、缶胴部に、公知の熱硬化性インキ、熱硬化性仕上げニスを塗布した後、焼付けオーブンにて焼付け硬化した。得られた缶体を切り開き、缶胴部を平らに伸ばして試験片とした。得られた試験片を、缶内面側(非フィルムラミネート面側)を上にして接地部から90mmの缶高さ位置部分に撃芯があたるようにデュポン衝撃試験機をセットした。撃芯は重さ300gで先端球の直径が3/8インチであり、高さ50mmから落下させて缶外面側が凸になるように加工した。
加工後の缶外面側にセロハンテープ(ニチバン株式会社製)を接着させて引き剥がす作業を2回行った。得られた缶体5缶について各缶体当たり2箇所でこの測定を行った。インキの剥離した合計の面積を次の基準で評価した。○、△が許容範囲である。
○:剥離面積が20%未満
△:剥離面積が20%以上40%未満
×:剥離面積が40%以上
実施例に記載のフィルムを製膜したときの製膜性を観察し、下記の基準で評価した。
○:破断は起こらず、きわめて安定に製膜が可能。4日間以上無切断。
△:時々切断が起こり、製膜が不安定。
切断頻度 (1回/4日間)以上,(1回/1日)未満
×:破断が多発し、実質的に安定な製膜が不可能。切断頻度 (1回/日)以上
着色顔料として平均粒子径0.5μmのルチル型酸化チタンを用いた、表1に示すA層用樹脂組成物およびB層用樹脂組成物をそれぞれ独立に乾燥・溶融後、隣接したダイより共押出し、急冷固化して未延伸積層フィルムを得た。次いで、この未延伸フィルムを100℃で3倍に縦延伸した後、120℃で3倍に横延伸し、続いて180℃5秒で熱固定して2軸延伸ポリエステルフィルムを得た。フィルムの全厚みは17μmであり、A層およびB層の厚みはそれぞれ4μm、13μmであった。得られた2軸延伸ポリエステルフィルムの評価結果を表2に示す。
表中、DEGはジエチレングリコールを示す。DEG量は共重合ポリエステルの全酸成分100モル%に対する共重合量である。
**ラミネートロールへの融着により、ラミネートできず。
Claims (3)
- 一方の表面に、固有粘度が0.66〜0.85、融点が225℃を超え230℃以下の共重合ポリエステルに着色顔料を10重量%以下で含有するかまたは含有しない樹脂組成物または樹脂からなる表層(A層)を有し、
他方の表面に、固有粘度が0.46以上、融点が245℃を超え250℃以下、ジエチレングリコールの共重合量が1.9モル%以下の共重合ポリエステルに着色顔料を10重量%を超え50重量%以下で含有する樹脂組成物からなる裏層(B層)を有する着色2軸延伸ポリエステルフィルムであって、
前記表層および裏層の共重合ポリエステルの融点および固有粘度が下記(1)〜(2)式を満足し、かつポリエステルフィルムの破断強度が100MPa以上である、金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム。
TmB−TmA≦20℃ −−−(1)
IVA−IVB≧0.15 −−−(2)
ただし、TmA、IVAはそれぞれA層の共重合ポリエステルの融点、固有粘度を示し、TmB、IVBはそれぞれB層の共重合ポリエステルの融点、固有粘度を示す。 - A層およびB層を構成する共重合ポリエステルが、いずれもイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレートである、請求項1に記載の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム。
- B層が金属板に貼り合わされる、請求項1または2に記載の金属板貼合せ成形加工用着色2軸延伸ポリエステルフィルム。
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